(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
正極、負極、および前記正極と前記負極の間に位置するセパレータを含む電極群と、
前記電極群を内蔵し、前記電極群を収容するように一側に開口を有するケースと、
前記開口を密封するキャッププレートを含むキャップアセンブリーと、
前記正極または前記負極に電気的に連結され、前記ケース外側に突出している端子と、
を含み、
前記正極は、正極集電体、前記正極集電体の正極コーティング部に形成される正極活物質層、および前記電極群の第１側に位置する前記正極集電体部分であって前記正極活物質層が形成されていない正極無地部を含み、
前記負極は、負極集電体、前記負極集電体の負極コーティング部に形成される負極活物質層、および前記電極群の前記第１側に位置する前記負極集電体部分であって前記負極活物質層が形成されていない第１負極無地部を含み、
前記負極は、前記第１側の反対である前記電極群の第２側に位置する前記負極集電体部分であって前記負極活物質層が形成されていない第２負極無地部を更に含み、前記第１負極無地部の幅は、前記第２負極無地部の幅よりも小さく、
前記第１側において、前記セパレータは前記第１負極無地部よりも突出し、前記正極無地部は前記セパレータよりも突出しており、
前記第１側において、前記第１負極無地部から前記セパレータの端部までの距離をＤ１、前記負極コーティング部から前記セパレータの端部までの距離をＤ２、基準温度で前記セパレータの端部が熱的に収縮する距離をＳＱとした時、下記の数式を満たす、２次電池。
［数式］
Ｄ１≦ＳＱ≦Ｄ２
【請求項２】
前記第１側において、前記負極コーティング部は前記正極コーティング部よりも突出している、請求項１に記載の２次電池。
【請求項３】
前記第１側において、前記第１負極無地部から前記セパレータの端部までの距離は、０．５ｍｍ〜１０ｍｍである、請求項１に記載の２次電池。
【請求項４】
前記正極無地部と前記第１負極無地部との間の間隔は、０．０５ｍｍ〜０．５ｍｍである、請求項１に記載の２次電池。
【請求項５】
前記第１側において、前記負極コーティング部から前記セパレータの端部までの距離をＤ２、前記正極無地部と前記第１負極無地部との間の間隔をＤ３とした時、下記の数式を満たす、請求項１に記載の２次電池。
［数式］
Ｄ３≦Ｄ２≦３０（ｍｍ）
【請求項６】
前記第１側において、前記第１負極無地部から前記セパレータの端部までの距離をＤ１、前記負極コーティング部から前記セパレータの端部までの距離をＤ２、前記セパレータが熱的に収縮する前の幅をＳＷ１、基準温度で前記セパレータの端部が熱的に収縮する収縮率をＳＲ１とした時、下記の数式を満たす、請求項１に記載の２次電池。
［数式］
（２×Ｄ１／ＳＷ１）×１００（％）≦ＳＲ１（％）≦（２×Ｄ２／ＳＷ１）×１００（％）
【請求項７】
前記セパレータは、高分子多孔膜にセラミックが含まれた構造である、請求項１に記載の２次電池。
【請求項８】
前記セパレータは、高分子多孔膜、および前記高分子多孔膜上に形成されたセラミック層を含む、請求項１に記載の２次電池。
【請求項９】
前記負極は、前記負極活物質層上に形成されたセラミック層を含む、請求項１に記載の２次電池。
【請求項１０】
前記電極群の前記第１側および前記第２側は、前記電極群の巻回軸方向で互いに反対である、請求項１に記載の２次電池。
【請求項１１】
負極である第１電極、正極である第２電極、および前記第１電極と前記第２電極の間に位置するセパレータを含む電極群と、
前記電極群を内蔵し、前記電極群を収容するように一側に開口を有するケースと、
前記第１電極または前記第２電極に電気的に連結され、前記ケース外側に突出している端子と、
を含み、
前記第１電極は、第１電極集電体、前記第１電極集電体の第１コーティング部に形成される第１活物質層、および前記電極群の第１側に位置する前記第１電極集電体部分であって前記第１活物質層が形成されていない第１側の第１無地部を含み、
前記第２電極は、第２電極集電体、前記第２電極集電体の第２コーティング部に形成される第２活物質層、および前記電極群の前記第１側に位置する前記第２電極集電体部分であって前記第２活物質層が形成されていない第２無地部を含み、
前記第１電極は、前記第１側の反対である前記電極群の第２側に位置する前記第１電極集電体部分であって前記第１活物質層が形成されていない第２側の第１無地部を更に含み、前記第１側の第１無地部の幅は、前記第２側の第１無地部の幅よりも小さく、
前記第１側において、前記セパレータは前記第１側の第１無地部よりも突出し、前記第２無地部は前記セパレータよりも突出しており、
前記第１側において、前記第１無地部から前記セパレータの端部までの距離をＤ１、前記第１コーティング部から前記セパレータの端部までの距離をＤ２、基準温度で前記セパレータの端部が熱的に収縮する距離をＳＱとした時、下記の数式を満たす、２次電池。
［数式］
Ｄ１≦ＳＱ≦Ｄ２
【請求項１２】
前記第１側において、前記第１コーティング部は前記第２コーティング部よりも突出している、請求項１１に記載の２次電池。
【請求項１３】
前記第１側において、前記第１無地部から前記セパレータの端部までの距離は、０．５ｍｍ〜１０ｍｍである、請求項１１に記載の２次電池。
【請求項１４】
前記第１無地部と前記第２無地部との間の間隔は、０．０５ｍｍ〜０．５ｍｍである、請求項１１に記載の２次電池。
【請求項１５】
前記第１側において、前記第１コーティング部から前記セパレータの端部までの距離をＤ２、前記第２無地部と前記第１無地部との間の間隔をＤ３とした時、下記の数式を満たす、請求項１１に記載の２次電池。
［数式］
Ｄ３≦Ｄ２≦３０（ｍｍ）
【請求項１６】
前記第１側において、前記第１無地部から前記セパレータの端部までの距離をＤ１、前記第１側において、前記第１コーティング部から前記セパレータの端部までの距離をＤ２、前記セパレータが熱的に収縮する前の幅をＳＷ１、基準温度で前記セパレータの端部が熱的に収縮する収縮率をＳＲ１とした時、下記の数式を満たす、請求項１１に記載の２次電池。
［数式］
（２×Ｄ１／ＳＷ１）×１００（％）≦ＳＲ１（％）≦（２×Ｄ２／ＳＷ１）×１００（％）
【請求項１７】
前記セパレータは、高分子多孔膜にセラミックが含まれた構造である、請求項１１に記載の２次電池。
【請求項１８】
前記セパレータは、高分子多孔膜、および前記高分子多孔膜上に形成されたセラミック層を含む、請求項１１に記載の２次電池。
【請求項１９】
前記第１電極は、前記第１活物質層上に形成されたセラミック層を含む、請求項１１に記載の２次電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電極群および２次電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
２次電池（ｒｅｃｈａｒｇｅａｂｌｅ  ｂａｔｔｅｒｙ）は、充電が不可能な一次電池とは異なり、充電および放電が可能な電池である。低容量の２次電池は携帯電話機やノートパソコンおよびキャムコーダーのように携帯が可能な小型電子機器に使用され、大容量電池はハイブリッド自動車などのモータ駆動用電源として幅広く使用されている。
【０００３】
最近、高エネルギー密度の非水電解液を利用した大容量高出力２次電池が開発されており、前記大容量高出力２次電池は大電力を必要とする機器、例えば、電気自動車などのモータ駆動に使用することができるように複数の２次電池を直列に連結して高出力の電池モジュールから構成され得る。
また、一つの大容量高出力２次電池は、通常直列に連結される複数の２次電池からなり、２次電池は円筒形と角形、パウチ形などからなっても良い。
【０００４】
電極群は、正極、負極、および正極と負極の間に配置されたセパレータを含む。ここで、セパレータは正極と負極を分離して短絡を防止し、電池反応に必要な電解液を吸収して高いイオン伝導度を維持する機能をする。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
過充電などの原因により２次電池内部の温度が上昇する場合、セパレータが収縮したり溶融して正極と負極の間で短絡が発生する問題がある。このように短絡が発生すると、２次電池内部の温度が急激に上昇して２次電池が膨張する危険がある。
【０００６】
短絡の様態としては、正極活物質層と負極活物質層の短絡、正極活物質層と負極集電体の短絡、負極活物質層と正極集電体の短絡、正極集電体と負極集電体の短絡がある（ただし、正極無地部と負極無地部の短絡は除く）。短絡時に発生する温度などを検討した結果、負極活物質層と正極集電体の短絡が最も危険であり、正極集電体と負極集電体の短絡が危険性が最も低いということが判明された。
【０００７】
しかし、正極無地部と負極無地部が電極群の互いに異なる側端に形成された場合、集電体が短絡されるよりは、正極無地部と負極活物質層が短絡される危険が大きい。前記のように正極無地部と負極活物質層が短絡されると、過大な熱が発生して２次電池が膨張する危険がある。
【０００８】
そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、安全性が向上することが可能な、新規かつ改良された電極群および２次電池を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、正極、負極、および前記正極と前記負極の間に位置するセパレータを含む電極群と、前記電極群を内蔵し、前記電極群を収容するように一側に開口を有するケースと、前記開口を密封するキャッププレートを含むキャップアセンブリーと、前記正極または前記負極に電気的に連結され、前記ケース外側に突出している端子と、を含み、前記正極は、正極集電体、前記正極集電体の正極コーティング部に形成される正極活物質層、および前記電極群の第１側に位置する前記正極集電体部分であって前記正極活物質層が形成されていない正極無地部を含み、前記負極は、負極集電体、前記負極集電体の負極コーティング部に形成される負極活物質層、および前記電極群の前記第１側に位置する前記負極集電体部分であって前記負極活物質層が形成されていない第１負極無地部を含む、２次電池が提供される。
【００１０】
また、前記負極は、前記第１側の反対である前記電極群の第２側に位置する前記負極集電体部分であって前記負極活物質層が形成されていない第２負極無地部を更に含み、前記第１負極無地部の幅は、前記第２負極無地部の幅よりも小さいこととしても良い。
【００１１】
また、前記第１側において、前記セパレータは前記第１負極無地部よりも突出し、前記正極無地部は前記セパレータよりも突出していることとしても良い。
【００１２】
また、前記第１側において、前記負極コーティング部は前記正極コーティング部よりも突出していることとしても良い。
【００１３】
また、前記第１側において、前記第１負極無地部から前記セパレータの端部までの距離をＤ１、前記第１側において、前記負極コーティング部から前記セパレータの端部までの距離をＤ２、基準温度で前記第１側における前記セパレータの端部が熱的に収縮する距離をＳＱとした時、下記の数式を満たすこととしても良い。
［数式］
Ｄ１≦ＳＱ≦Ｄ２
【００１４】
また、前記第１側において、前記第１負極無地部から前記セパレータの端部までの距離は、０．５ｍｍ〜１０ｍｍであることとしても良い。
【００１５】
また、前記正極無地部と前記第１負極無地部との間の間隔は、０．０５ｍｍ〜０．５ｍｍであることとしても良い。
【００１６】
また、前記第１側において、前記負極コーティング部から前記セパレータの端部までの距離をＤ２、前記正極無地部と前記第１負極無地部との間の間隔をＤ３とした時、下記の数式を満たすこととしても良い。
［数式］
Ｄ３≦Ｄ２≦３０（ｍｍ）
【００１７】
また、前記第１側において、前記第１負極無地部から前記セパレータの端部までの距離をＤ１、前記負極コーティング部から前記セパレータの端部までの距離をＤ２、前記セパレータが熱的に収縮する前の幅をＳＷ１、基準温度で前記セパレータの端部が熱的に収縮する収縮率をＳＲ１とした時、下記の数式を満たすこととしても良い。
［数式］
（２×Ｄ１／ＳＷ１）×１００（％）≦ＳＲ１（％）≦（２×Ｄ２／ＳＷ１）×１００（％）
【００１８】
また、前記セパレータは、高分子多孔膜に前記セラミックがエンベデッドされたこととしても良い。
【００１９】
また、前記セパレータは、高分子多孔膜、および前記高分子多孔膜上に形成されたセラミック層を含むこととしても良い。
【００２０】
また、前記負極は、前記負極活物質層上に形成されたセラミック層を含むこととしても良い。
【００２１】
また、前記電極群の前記第１側および前記第２側は、前記電極群の巻回軸方向で互いに反対であることとしても良い。
【００２２】
また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、第１電極、第２電極、および前記第１電極と前記第２電極の間に位置するセパレータを含む電極群と、前記電極群を内蔵し、前記電極群を収容するように一側に開口を有するケースと、前記第１電極または前記第２電極に電気的に連結され、前記ケース外側に突出している端子と、を含み、前記第１電極は、第１電極集電体、前記第１電極集電体の第１コーティング部に形成される第１活物質層、および前記電極群の前記第１側に位置する前記第１電極集電体部分であって前記第１活物質層が形成されていない第１無地部を含み、前記第２電極は、第２電極集電体、前記第２電極集電体の第２コーティング部に形成される第２活物質層、および前記電極群の前記第１側に位置する前記第２電極集電体部分であって前記第２活物質層が形成されていない第２無地部を含む、２次電池が提供される。
【００２３】
また、前記第１側において、前記セパレータは前記第１無地部よりも突出していることとしても良い。
【００２４】
また、前記第１側において、前記第２無地部は前記セパレータよりも突出していることとしても良い。
【００２５】
また、前記第１側において、前記第１コーティング部は前記第２コーティング部よりも突出していることとしても良い。
【００２６】
また、前記第１側において、前記第１無地部から前記セパレータの端部までの距離をＤ１、前記第１側において、前記第１コーティング部から前記セパレータの端部までの距離をＤ２、基準温度で前記セパレータの端部が熱的に収縮する距離をＳＱとした時、下記の数式を満たすこととしても良い。
［数式］
Ｄ１≦ＳＱ≦Ｄ２
【００２７】
また、前記第１側において、前記第１無地部から前記セパレータの端部までの距離は、０．５ｍｍ〜１０ｍｍであることとしても良い。
【００２８】
また、前記第１無地部と前記第２無地部との間の間隔は、０．０５ｍｍ〜０．５ｍｍであることとしても良い。
【００２９】
また、前記第１側において、前記第１コーティング部から前記セパレータの端部までの距離をＤ２、前記第２無地部と前記第１無地部との間の間隔をＤ３とした時、下記の数式を満たすこととしても良い。
［数式］
Ｄ３≦Ｄ２≦３０（ｍｍ）
【００３０】
また、前記第１側において、前記第１無地部から前記セパレータの端部までの距離をＤ１、前記第１側において、前記第１コーティング部から前記セパレータの端部までの距離をＤ２、前記セパレータが熱的に収縮する前の幅をＳＷ１、基準温度で前記セパレータの端部が熱的に収縮する収縮率をＳＲ１とした時、下記の数式を満たすこととしても良い。
［数式］
（２×Ｄ１／ＳＷ１）×１００（％）≦ＳＲ１（％）≦（２×Ｄ２／ＳＷ１）×１００（％）
【００３１】
また、前記セパレータは、高分子多孔膜に前記セラミックがエンベデッドされたこととしても良い。
【００３２】
また、前記セパレータは、高分子多孔膜、および前記高分子多孔膜上に形成されたセラミック層を含むこととしても良い。
【００３３】
また、前記第１電極は、前記第１活物質層上に形成されたセラミック層を含むこととしても良い。
【発明の効果】
【００３４】
以上説明したように本発明によれば、安全性が向上する電極群および２次電池を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の第１実施形態による２次電池の斜視図である。
【図２】図１のＩＩ-ＩＩ線に沿って切断した断面図である。
【図３】本発明の第１実施形態による電極群を示した斜視図である。
【図４Ａ】図３の電極群の一部を示した断面図である。
【図４Ｂ】図３の電極群の一部を示した断面図である。
【図５】本発明の第２実施形態による電極群の一部を示した断面図である。
【図６】本発明の第３実施形態による電極群の一部を示した断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
図１は、本発明の第１実施形態による２次電池の斜視図であり、図２は、図１のＩＩ-ＩＩ線に沿って切断した断面図である。
【００３７】
図１、および図２を参照して説明すれば、本実施形態による２次電池１１０は、充電と放電を行う電極群１０、電極群１０が内蔵されるケース１５、およびケース１５の開口に結合したキャップアセンブリー２０を含む。
【００３８】
本第１実施形態による２次電池１１０は、リチウムイオン電池であることを例示して説明する。ただし、本発明がこれに制限されず、本発明はリチウムポリマー電池など多様な形態の電池に適用され得る。
【００３９】
本実施形態でケース１５は、２次電池１１０の全体的な外形を形成し、電極群１０を内蔵する空間を提供する。例えば、本実施形態で、ケース１５は直六面体に対応する形状の電極群１０を収容するように一側に開口を有する直六面体の角形からなっても良い。また、ケース１５はパウチ形のような他の適切な形状からなっても良い。
【００４０】
また、ケース１５は、アルミニウム、アルミニウム合金、ニッケルがメッキされたスチールなどの金属やパウチを形成するラミネートフィルムまたは他の適切な物質からなっても良い。
【００４１】
本実施形態でキャップアセンブリー２０は、板形状のキャッププレート２８を含み、このキャッププレート２８はケース１５に形成された開口に結合する。キャッププレート２８に形成された電解液注入口２９には密封キャップ２７が設置されても良い。また、キャッププレート２８には、ベントホール２４に設置され、設定された圧力で開放されるように切欠２６ａが形成されたベントプレート２６が設置されても良い。
【００４２】
本実施形態で、電極群１０には正極端子２１と負極端子２２が電気的に連結され、正極端子２１と負極端子２２はケース１５の外側に突出している。
【００４３】
本実施形態で、正極端子２１および負極端子２２はキャッププレート２８を貫通して設置され、下部にキャッププレート２８の下に支持されたフランジが形成され、キャッププレート２８の外側に突出した上部柱の外周面はねじ加工される。また、端子２１、２２には上部で支持するナット３５が締結されても良い。
【００４４】
本実施形態で、正極端子２１および負極端子２２とキャッププレート２８との間には上部ガスケット３８および下部ガスケット３９が設置されて、端子２１、２２とキャッププレート２８との間を密封して絶縁する。
【００４５】
正極端子２１は、第１リードタブ３１を介して正極１１と電気的に連結され、負極端子２２は第２リードタブ３２を介して負極１２と電気的に連結される。
【００４６】
一方、キャッププレート２８の下には下部絶縁部材３４が配置され、端子２１、２２の下端とリードタブ３１、３２の上端は下部絶縁部材３４に挿入配置される。
【００４７】
このような構造で第１リードタブ３１は正極端子２１と正極１１を電気的に連結し、第２リードタブ３２は負極端子２２と負極１２を電気的に連結する。
【００４８】
図３に示されているように、電極群１０は正極１１と負極１２の間にセパレータ１３を介在した状態で巻き取られた構造からなる。本実施形態で正極１１、負極１２、セパレータ１３は一方向に長く延長した帯形状で構成される。ただし、本発明がこれに制限されるのではなく、複数の正極１１と負極１２がセパレータ１３を間に置いて交互に積層された構造からなっても良い。
【００４９】
図４Ａに示されているように、本実施形態で正極１１は正極集電体１１１の両面に正極活物質層１１２が形成された構造からなる。本実施形態で正極集電体１１１は長く延長した帯形状で形成され、アルミニウム、ステンレススチールなどの素材からなる。本実施形態で正極活物質層１１２は、ＬｉＣｏＯ２、ＬｉＭｎＯ２、ＬｉＦｅＰＯ４、ＬｉＮｉＯ２、ＬｉＭｎ２Ｏ４、または炭素系活物質、３元系活物質などと導電剤、バインダーなどからなる。
【００５０】
本実施形態で負極１２は、負極集電体１２１の両面に負極活物質層１２２が形成された構造からなる。本実施形態で負極集電体１２１は長く延長した帯形状で形成され、銅、ステンレススチール、またはアルミニウムなどの素材からなる。本実施形態で負極活物質層１２２は、Ｌｉ４Ｔｉ５Ｏ１２または炭素系活物質、導電剤、バインダーなどからなる。
【００５１】
図３に示されているように、正極１１には正極活物質層１１２が形成された正極コーティング部１１ａと、正極活物質層１１２が形成されずに正極集電体１１１が露出した正極無地部１１ｂとが形成される。正極無地部１１ｂは、電極群１０の一側端（つまり、第１側）で正極１１の長さ方向に沿って延長して形成される。
【００５２】
負極１２には負極活物質層１２２が形成された負極コーティング部１２ａと、負極活物質層１２２が形成されずに負極集電体１２１が露出した第１負極無地部１２ｃおよび第２負極無地部１２ｂとが形成される。第１負極無地部１２ｃおよび第２負極無地部１２ｂは負極１２の長さ方向に沿って延長して形成される。本実施形態で第２負極無地部１２ｂの幅は、第１負極無地部１２ｃの幅よりも大きい。
【００５３】
第２負極無地部１２ｂは、電極群１０で正極無地部１１ｂが形成された側端の反対の側端（つまり、第２側）に形成され、第１負極無地部１２ｃは、正極無地部１１ｂが形成された側端と同一の側端（つまり、第１側）に形成される。
【００５４】
本実施形態でセパレータ１３は、高分子多孔膜にセラミックが含まれている構造で形成される。本実施形態によるセパレータ１３にはセラミックがエンベデッドされている。このようにセパレータ１３にセラミックが含まれている場合、高温でセパレータ１３が溶融して正極と負極が短絡されることを防止し、高温でセパレータ１３が過度に収縮することを防止または実質的に防止することができる。
【００５５】
本実施形態で、セパレータ１３はセラミック物質と高分子物質を混合して所望の形状を有するように加工して形成される。セパレータ１３の高分子物質はポリオレフィン系単一または複合フィルム、ポリエチレン、ポリプロピレン、マニラ紙（ｍａｎｉｌａ  ｐａｐｅｒ）などのような高分子多孔膜を含むことができる。セパレータ１３のセラミック物質は、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２などを含むことができる。この時、高温でセパレータ１３が収縮する収縮率はセラミックの添加量と空隙率の変化を通して調節することができる。
【００５６】
図４Ａおよび図４Ｂは、本発明の第１実施形態による電極群の一部を示した断面図である。図４Ａおよび図４Ｂを参照して電極群についてより詳しく説明する。
【００５７】
本実施形態で、最初製作時に負極活物質層１２２の側端は正極活物質層１１２よりも外側に突出している。また、正極無地部１１ｂは第１負極無地部１２ｃよりも外側に突出しており、セパレータ１３は第１負極無地部１２ｃよりは外側に突出し、正極無地部１１ｂよりは小さく突出している。したがって、セパレータ１３の側端は正極無地部１１ｂの側端と第１負極無地部１２ｃの側端との間に位置する。
【００５８】
高温の環境でセパレータ１３は収縮し、セラミックを含むセパレータ１３の場合、１４０℃のような基準温度までは収縮が起こるが、その基準温度以上では収縮が起こらない。
【００５９】
第１側において、セパレータ１３の第１側端１３ａから第１負極無地部１２ｃの側端までの距離をＤ１（図４Ａ参照）とし、セパレータ１３の第１側端１３ａから負極活物質層１２２までの距離をＤ２とし、基準温度で収縮によりセパレータ１３の第１側端１３ａが移動する距離をＳＱとした時、ＳＱは次の数式を満たす。
[数式１]
Ｄ１≦ＳＱ≦Ｄ２
【００６０】
セパレータ１３の第１側端１３ａがＤ１よりも小さく移動すると、内部短絡を誘導することができず、高温で２次電池１１０が放置されるため、２次電池１１０が膨張する危険があり、セパレータ１３の第１側端１３ａがＤ２よりも多く移動すると、負極活物質層１２２と正極無地部１１ｂが短絡されて２次電池１１０が膨張する危険がある。
【００６１】
ここで、Ｄ１は、０．５ｍｍ〜１０ｍｍであり、正極無地部１１ｂと第２負極無地部１２ｃとの間の間隔のＤ３（図４Ａ参照）は、０．０５ｍｍ〜０．５ｍｍである。
【００６２】
また、本実施形態でＤ２は、Ｄ３≦Ｄ２≦３０（ｍｍ）であり、負極活物質層１２２が正極活物質層１１２よりも突出した長さは、０．０５ｍｍ〜０．５ｍｍである。
【００６３】
また、本実施形態でセパレータ１３の最初幅（収縮前の幅）をＳＷ１、基準温度（１４０℃）になるまでセパレータの幅方向の広さが収縮した収縮率をＳＲ１とした時、ＳＲ１は次の数式を満たす。
[数式２]
（２×Ｄ１／ＳＷ１）×１００（％）≦ＳＲ１（％）≦（２×Ｄ２／ＳＷ１）×１００（％）
【００６４】
セパレータ１３が収縮するとセパレータ１３の第１側端１３ａと第２側端１３ｂがセパレータ１３の中心方向に移動するため、Ｄ１の二倍以上に収縮してセパレータ１３の第１側端１３ａが第１負極無地部１２ｃよりも内側に位置することができる。そのために、セパレータ１３の収縮率（ＳＲ１）が（２×Ｄ１／ＳＷ１）×１００よりも小さければ、内部短絡を誘導できず、高温で２次電池が放置される問題があり、収縮率（ＳＲ１）が（２×Ｄ２／ＳＷ１）×１００よりも大きければ、負極活物質層１２２と正極無地部１１ｂが短絡する可能性が生じるという問題がある。
【００６５】
図４Ｂに示されているように、セパレータ１３が前記範囲内で収縮すると、正極無地部１１ｂと第１負極無地部１２ｃが短絡して電極群１０の温度が急激に上昇することを防止することができる。
【００６６】
図５は、本発明の第２実施形態による電極群の一部を示した断面図である。図５を参照して説明すれば、本実施形態による電極群５０は、正極５１、負極５２および正極５１と負極５２の間に配置されたセパレータ５３を含む。
【００６７】
本実施形態で正極５１は、正極集電体５１１と、正極集電体５１１の両面に形成された正極活物質層５１２とを含む。また、正極５１には、正極活物質層５１２が形成された正極コーティング部５１ａと、正極活物質層５１２が形成されずに正極集電体５１１が露出した正極無地部５１ｂとが形成される。
【００６８】
本実施形態で負極５２は、負極集電体５２１と、負極集電体５２１の両面に形成された負極活物質層５２２とを含む。また、負極５２には、負極活物質層５２２が形成された負極コーティング部５２ａと、負極活物質層５２２が形成されずに負極集電体５２１が露出した第１負極無地部５２ｂおよび第２負極無地部とが形成される。
【００６９】
本実施形態でセパレータ５３は、多孔性基材５３２と、多孔性基材５３２の両面に配置されたセラミック層５３１とを含む。この時、セパレータ５３は高温で幅方向収縮が起こる湿式工程で製作されたセパレータ５３が使用されても良い。高温でセパレータ５３が収縮する収縮率はセラミック層の厚さを変更して調節することができる。
【００７０】
本実施形態で電極群５０は、帯形状の正極５１、負極５２、およびセパレータ５３が積層された構造からなる。正極無地部５１ｂは、電極群５０の一側端に形成され、前記一側端と反対方向に配置された他側端に第２負極無地部が形成される。また、前記一側端に第１負極無地部５２ｂが形成される。
【００７１】
本実施形態で負極活物質層５２２の両側端は正極活物質層５１２よりも外側に突出している。また、正極無地部５１ｂは第１負極無地部５２ｂよりも外側に突出しており、セパレータ５３は第１負極無地部５２ｂよりは外側に多く突出し、正極無地部５１ｂよりは小さく突出している。したがって、セパレータ５３の一側端５３ａは正極無地部５１ｂの側端と第１負極無地部５２ｂの側端との間に位置する。
【００７２】
本実施形態で高温の環境でセパレータ５３が収縮すると、セパレータ５３の一側端５３ａは第１負極無地部５２ｂの側端よりも内側に移動し、これによって第１負極無地部５２ｂと正極無地部５１ｂが短絡されて過充電を防止または実質的に防止することができる。また、セパレータ５３にセラミック層５３１がコーティングされているため、セパレータ５３が溶融することを防止または実質的に防止することができる。
【００７３】
図６は、本発明の第３実施形態による電極群の一部を示した断面図である。図６を参照して説明すれば、本実施形態による電極群６０は、正極６１、負極６２、および正極６１と負極６２の間に配置されたセパレータ６３を含む。
【００７４】
本実施形態で正極６１は、正極集電体６１１と、正極集電体６１１の両面に形成された正極活物質層６１２とを含む。また、正極６１には、正極活物質層６１２が形成された正極コーティング部６１ａと、正極活物質層６１２が形成されずに正極集電体６１１が露出した正極無地部６１ｂとが形成される。
【００７５】
本実施形態による負極６２は、負極集電体６２１と、負極集電体６２１上に塗布された負極活物質層６２２と、負極活物質層６２２上に塗布されたセラミック層６２３とを含む。負極集電体６２１と負極活物質層６２２は、前記第１実施形態と同一な構造からなっても良い。セラミック層６２３は負極活物質層６２２と対応する広さで負極活物質層６２２の上にコーティングされる。
【００７６】
また、負極６２には、負極活物質層６２２が形成された負極コーティング部６２ａと、負極活物質層６２２が形成されずに負極集電体６２１が露出した第１負極無地部６２ｂおよび第２負極無地部とが形成される。第２負極無地部の幅は第１負極無地部６２ｂの幅より大きい。
【００７７】
本実施形態で電極群６０は、帯形状の正極６１、負極６２、およびセパレータ６３が積層された後に巻き取られた構造からなる。電極群６０の幅方向一側端に正極無地部６１ｂが形成され、前記一側端の反対方向に配置された他側端に第２負極無地部が形成される。また、前記一側端に第１負極無地部６２ｂが形成される。
【００７８】
本実施形態で負極活物質層６２２の両側端は、正極活物質層６１２よりも外側に突出している。また、正極無地部６１ｂは第１負極無地部６２ｂよりも多く外側に突出しており、セパレータ６３は、第１負極無地部６２ｂよりは外側に多く突出し、正極無地部６１ｂよりは小さく突出している。したがって、セパレータ６３の一側端６３ａは正極無地部６１ｂの側端と第１負極無地部６２ｂの側端との間に位置する。
【００７９】
本実施形態のように負極活物質層６２２の上にセラミック層６２３を形成すると、負極活物質層６２２と正極活物質層６１２が短絡されたり、負極活物質層６２２と正極無地部６１ｂが短絡されることを防止したり減少させることができる。また、セパレータ６３が高温で収縮すると、第１負極無地部６２ｂと正極無地部６１ｂが短絡して過熱されることを防止または実質的に防止することができる。
【００８０】
上述した実施形態によれば、セパレータまたは負極にセラミック層が形成されて、正極活物質層と負極活物質層が短絡されたり正極または負極活物質層と集電体が短絡されることを防止したり減少させることができる。また、高温で正極集電体と負極集電体の短絡を誘発して、２次電池の内部温度が過度に上昇することを防止したり実質的に防止することができる。
【００８１】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【符号の説明】
【００８２】
１１０    ２次電池
１０、５０、６０    電極群
１１、５１、６１    正極
１１１、５１１、６１１    正極集電体
１１２、５１２、６１２    正極活物質層
１１ａ、５１ａ、６１ａ    正極コーティング部
１１ｂ、５１ｂ、６１ｂ    正極無地部
１２、５２、６２    負極
１２１、５２１、６２１    負極集電体
１２２、５２２、６２２    負極活物質層
１２ａ、５２ａ、６２ａ    負極コーティング部
１２ｂ    第２負極無地部
１２ｃ、５２ｂ、６２ｂ    第１負極無地部
１３、５３、６３    セパレータ
１５    ケース
２０    キャップアセンブリー
２１    正極端子
２２    負極端子
５３１、６２３    セラミック層
５３２    多孔性基材
【図１】
0005400013.tif 000002
【図２】
0005400013.tif 000003
【図３】
0005400013.tif 000004
【図４Ａ】
0005400013.tif 000005
【図４Ｂ】
0005400013.tif 000006
【図５】
0005400013.tif 000007
【図６】
0005400013.tif 000008